南通西门子中国授权代理商CPU供应商

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一、PLC的抗干扰能力 　　对于PLC的使用一般分为开关量逻辑控制、工业过程控制、运动控制、数据处理、通信及联网。PLC在国内外应用的已经很广泛，比如在钢铁、石油和化工等工业领域，在交通运输和环保方面也有所应用，同时一些文化业对其的应用也很广泛。PLC本身具有很大的特点，比如其抗干扰能力强，较强的性，维护方面，易于改造。但是尽管PLC具有很高的抗干扰能力，但是如果环境过于恶劣且电磁干扰很强，PLC也会出现程序错误和失误的运作，因此要想**PLC抗干扰能力的加强，就在设计、安装和维护中对其有所重视，这样才能完善的解决问题，有效的增强抗干扰能力。 因此，就要对其工作环境及干扰源的产生进行控制，同时提出一些抗干扰的措施。 （1）工作环境。 　　PLC要求环境温度在0℃～55℃，而且在安装的过程中不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。而且空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。当有较强烈的振动源的时候，要是PLC远离它，当使用环境不可避免震动时，采取减震措施。PLCC要远离那些腐蚀性和易燃性的气体，因为在粉尘较多和有腐蚀性气体环境中，PLC的封闭性就会被，所以要把PLC系统放在密封性较好的控制柜中。     虽然PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力，但是仍需要在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。 （2）控制系统中干扰的来源。 　　现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一，因此知道现场干扰的，就目前所知道的干扰来源就有：强电干扰、柜内干扰、来自信号线引入的干扰、来自接地系统混乱时的干扰、来自PLC系统内部的干扰和变频器干扰。 （3）主要抗干扰措施。 就要对电源继续合理的处理，抑制电网引入的干扰，这样可以减少设备与地之间的干扰。其次就是要选择正确的接地点，保持良好的接地系统，因为这样可以避免发生电压冲击的危害。良好的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 二、PLC的结构 　　PLC实质是一种于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。从结构，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的

：本文介绍了利用SIEMENSS7系列PLC实现压缩机润滑油站控制的方案设计及现场应用情况，论述了油站信号的处理方法与DCS系统的信号联锁以及计算机通讯网络的实现。 
 
 
1 引言 
 
近年来，我国目前大中型化工厂工艺生产系统基本采用计算机控制系统，控制方式已由过去的仪表、继电器或计算机单机小系统转向了整个生产线的计算机集中操作与分散控制，但目前国内随主机配套的润滑油站电控产品，大多还停留在过去传统的控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如性低、联锁保护功能少及故障率高等许多问题；与计算机全线监控系统的信号联锁很少甚至没有，影响了现场巡检、中控集中操作管理；且在实际使用过程中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜安装与调试存在较大难度。针对这种情况，我们采用可编程控制器(PLC)对润滑油站进行控制，在实际生产中应用，了较为满意的应用效果。 
 
2 润滑油站系统的控制方案 
 
中煤龙化哈尔滨煤制油有限公司生产规模为年产燃料油4万吨，计算机监控采用浙大中控自动化有限公司生产的JX-300X集散控制系统 (DCS)实现。该工艺生产系统有两个压缩机润滑油站：循环氢压缩机、解析气压缩机油站。 
2.1 循环氢压缩机润滑油站 
循环氢压缩机在其前后轴承各设置了一个润滑油站，用强制循环给油方式进行润滑。每个供油站备有1台高压泵和2台低压泵，两个润滑油站由一套PLC系统控制。 
电机及压缩机主要参数如下： 
电机：型号YAKK710-16 功率355kW转速373r/min 电压6000V 频率50Hz 
压缩机：型号DW 2.2/15～102转速373r/min，输入功率355kW，传递功率355kW。 
为了保护压缩机及主电机的运行，也设置了强制润滑油站，各备有2台低压泵，两个润滑油站由一套PLC系统控制。 
2.2 解析气压缩机润滑油站 
电机及压缩机主要参数如下： 
电机：型号YAKK710-18 功率315kW 转速331r/min 电压6000V 频率50Hz 
压缩机：型号DW 1.53/81～102转速331r/min 输入功率315kW 传递功率315kW。 
为了保护压缩机及主电机的运行，也设置了强制润滑油站，各备有2台低压泵，两个润滑油站由一套PLC系统控制。 
为了确保压缩机设备的运行，提高系统的性，我们采用以SIEMENS公司S7PLC为主控器开发的润滑油站控制系统，实现压缩机及主电机润滑油站电气控制及联锁保护。 
因生产现场条件差，电噪音干扰大，系统的输入输出模块均采用高电压等级模板，以避免干扰信号而产生误动作，造成系统损坏。 
为了实现数据共享，便于中控室的监控及管理，我们将润滑油站控制系统与其他优化控制系统联成了一个计算机通讯网络。 
 
3 控制系统的组成及功能 
 
3.1 润滑油站提供给JX-300X的信号 
1)备妥信号2)允许启动信号 3)联锁停车信号 
3.2 JX-300X提供给润滑油站的信号启/停信号 
3.3 信号的处理 
3.3.1 备妥信号 
包括以下内容： 
1)“集中/机旁”控制方式中选择开关置于“集中”位置； 
2)总电源空气开关的辅助接点闭合； 
3)控制电源空气开关的辅助接点闭合； 
4)油泵主回路空气开关的辅助接点闭合。 
3.3.2 允许启动信号 
“允许启动信号”应由以下几个条件组成： 
1)高压压力建立并达到整定值； 
2)低压压力建立并达到整定值； 
3)油温不下限； 
4)油流不下限； 
5)油位不下限。

3.3.3 联锁停车信号 
在一般的油站控制系统中，联锁停车信号是根据运行时“压力低”建立的。 
由于在本控制系统中采用了功能强、灵活性大的PLC，因此，我们也将压缩机的保护功能编制到系统中。如在压缩机油站系统中，我们将压缩机温度的上限报警信号引入联锁停车中；将电机轴承温度上限报警信号引入联锁停车中。考虑到油压波动情况以及温度出现瞬时干扰，对于跳闸信号，我们对其加以10s延时后再送出。 
3.3.4 备泵控制 
低压备用泵的自动投运，一般是利用压力信号来处理的，包括备泵起动压力信号及备泵停止压力信号，当油压备泵起动压力值时，启动备泵；当油压备泵停止压力值时，关闭备泵。 
3.4 其他要点 
润滑油站在集中方式下的启动及停车，应由中控人员决定。在正常情况下，润滑油站只能顺从地为主机服务，而不对上级控制有制约条件，如主机停车后润滑油站自动停车。 
由于DCS系统的SSR输出模板普遍存在漏电流过大，致使信号关断时仍存在电压，因此，由JX-300X系统发送的油站启停信号都采用中间继电器加以隔离。 
3.5 通讯网络 
在一般的应用情况下，可单使用润滑油站控制系统，但控制系统具备良好的开放性及网络功能，可根据用户的实际需求，联成不同形式的通讯网络。在我公司，我们建立了一条包括8个站点的MPI控制网络，将现场油站信号参数引入中控室的上位监控系统。 
多点接口MPI是一个集成在SIMATICS7-300CPU内的通讯接口，MPI能同时连接如下站点： 
1)IBMPC兼容机； 
2)编程器(PG)； 
3)操作员界面(HMI)； 
4)S7-300、M7-300； 
5)S7-400、M7-400。 
连网的CPU可利用“全局数据通讯”服务，周期性地相互交换数据。它多可连接32个MPI站，其传输速度为187.5bps，且其相邻的MPI站点的距离大可为9100m，(使用10个中继器)。 
在使用过程中，我们发现：通讯电缆的敷设应引起重视，若通讯电缆与高压电缆敷设在一起，会出现干扰，引起通讯错误，因此通讯电缆应单敷设，以提高系统的性。 
 
4 上位监控系统 
 
上位监控计算机采用PC总线工控机，配置SIMATICMPI通讯网卡，采用bbbbbbS中文操作系统，通讯波特率为1.5Mbps。通过数据通讯对各油站数据进行检测，并在上位机上实时显示当前运行状态，以便操作员对现场情况随时进行处理。 
 
5 工程师工作站 
 
为便于今后系统维护及监控，如对现场PLC控制柜中的程序进行修改、下装等工作，我们利用公司原有的一台DELL Pentinum166MHz商用机，配置CP5411通讯卡，联入MPI网，成为一个在线工程师工作站，工程师站采用bbbbbbs2000操作系统，安装STEP7软件包。 
STEP7是用于S7系列PLC编程的应用软件包，包括： 
1)SIMATIC管理器； 2)符号编辑器，用于定义符号名称、数据类型等； 3)硬件组态，用于为自动化系统组态和各模板参数设置； 4)通讯，用于定义MPI、PROFIBUS或工业以太网的； 5)程序编辑器。 
允许使用梯形逻辑图(LAD)、语句表(STL)和功能块(FBD)任何一种来编写程序，并进行在线调试及监控。 
 
6结语 
 
通过在我公司工艺生产系统上采用可编程控制器实现压缩机润滑油站控制的实践证明，它与以往的继电器控制柜相比，性及扩展性有了很大的提高，了较好的应用效果。在运行过程中,减少了操作人员的劳动强度。经过这两年多的运行,除了设备的机械故障外,基本上没有出现控制上面的问题,符合设计要求。 

浅谈PLC可编程控制程序在胶带运输系统中的应用

论文关键词 胶带输送机　PLC　保护装置　应用

论文摘要 煤矿胶带输送机控制运行系统种类繁多。采用稳定的控制系统，提高皮带运转效率，在煤矿生产中具有重要意义。本文讨论应用PLC控制系统来提高皮带运输系统的性和性。 

1 概述 
现在的胶带输送机系统多数采用单片机控制，运行稳定性不高，智能化不强，尤其是综合保护装置稳定性差，各种保护传感器故障发生频繁，而且主机控制模块化，插件易损坏，换频率高。由于采用模块化设计，小部分模块坏时，企业往往就要换整个大模块，从而造成资源浪费，加大了煤矿生产成本投入。而采用PLC可编程控制程序的综合保护装置，它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。它的主要优点包括： 
1.1性高，抗干扰能力强 
高性是电气控制设备的关键性能。PLC控制系统由于采用现代大规模集成电路技术，内部电路具有的抗干扰技术，为使无故障工作时间长，采用可编程二重容错处理技术。此外，PLC控制系统带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 
1.2配套齐全，功能完善，适用性强 
PLC发展到今天，可以用于各种规模的工业控制场合。随着PLC的不断发展， PLC在位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中的技术应用已相当成熟。 
1.3易学易用，维护方便 
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 
1.4经济合算 
尽管使用PLC投资要大些，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少；工作，停工损失少；维修简单，维修费少；还可再次使用以及能带来附加等等，从中可得大的回报。 
通过以析，采用PLC控制系统，能大大改善胶带输送机运行稳定差，设备易损害，成本投入高等缺点。它在综合保护装置技术中的应用十分广泛，可行性强。 
2 PLC控制程序在胶带输送机综合保护装置的应用 
胶带输送机综合保护装置主要包括主机、防滑保护、堆煤保护和防跑偏保护、温度保护、烟雾保护和自动洒水装置，以及沿线紧停开关和全巷道语音报警信号等，现就PLC可编程控制系统在综合保护装置中的应用做如下介绍： 
2.1主机 
主机可采用PLC多重处理器，并行处理技术，多重抗干扰技术，软件采用模块化设计。使配置应用灵活，便于扩展维护，易于编程，可实时显示工作状态及故障性质，同时选用性高的连接器件，使其布局合理、体积小、重量轻，本安电路经防潮处理，避免出现受潮。同时设计启动预告、启动、停止、紧急停车、联锁等功能的开关量输出。包括烟雾保护、温度保护、温洒水等。 
针对胶带输送机的频繁启动，输送带容易出现断带、撕带事故的弊端，设计胶带点动启动系统。同时可设有实验、、工作3种操作方式。可根据生产，维修需要任意转换，并可实时监测各种传感器状况及沿线紧停开关信号。 
1）在实验操作方式下，可以对任意一种传感器进行实验，并确认是否完好运转正常； 
2）在操作方式下，可以对某种故障传感器进行解除和投入。因某种传感器突然故障或其他原因等，仍使系统继续运转； 
3）在工作操作方式下，可以根据点动启动方式，先让输送带得到缓冲，然后二次按启动按钮使输送机正常运转，既减轻了胶带撕带接头的缓冲压力，避免了胶带断带撕带现象，有效地遏止了事故的发生。 
2.2烟雾传感器 
采用烟雾集成电路，传感器输出与烟雾信号成正比的电压信号，经电压比较器及数字电路处理输出烟雾限报警信号。特别适合于矿井防火洒水，起到高温报警的作用。 
2.3速度传感器 
速度传感器具有发光管和光电接收管,通过接收滚筒上的磁脉冲，通过在标准时间内计数脉冲次数得到轮的转速,从而得到轴转速。实现低速打滑、断带和速保护。稳定性、抗干扰能力强。 
2.4防跑偏装置 
可由接线箱和传动杆两部分组成，导杆采用高速轴承接触与皮带同步运动，减少了皮带磨损，选用行程开关，传动导臂大于设定时停机。 
2.5堆煤传感器 
采用万向推杆方式，当皮带煤仓、煤流，煤流推动导杆大于设定角度时，延时0s~4s主机动作，皮带停机。 
2.6温度传感器 
采用温度集成电路和转换器、V/V转换、电压比较器、报警器及输出电路。具有精度高，免校准，工作稳定，设定容易等优点。 
2.7急停开关 
作为沿线维修及系统异常事故的锁定，复位后方可开机。可采用行程开关设计。输送机巷道每个紧停开关用拉绳进行连接，信号接入带式输送机控制开关，实现在输送机巷道内任何一点都能紧急停车的功能。 
2.8语音 
语音报警信号装置集信号传递、发光显示、通话为一体。通过电压放大器与输送机综合保护装置主机相连接。在全巷道内安设多个该装置，并通过电缆串联连接，从而在全巷道内实现了报警功能。当输送带要启动时，它与胶带综合保护装置主机启动信号同步响起，在全巷道内发出启动预警信号，提醒周围职工远离输送带，确保人员。 
2.9自动洒水装置 
洒水装置应安装在输送机驱动装置两侧，其洒水能够起到对驱动胶带和驱动滚筒同时洒水降温灭火的效果。它与温度保护、烟雾保护装置的作用是当输送带在驱动滚筒上打滑，使输送带与驱动滚筒摩擦，驱动滚筒与输送带的温度升高，热量积聚，产生烟雾时，监测温度信号、烟雾信号，实现自动停机，并自动洒水，把事故消灭在萌芽状态。 
3 结论 
胶带输送机保护装置中PLC可编程程序控制技术的应用，方便实现了整条输送机的逻辑控制，主要技术参数的在线监测，大大提高了文明生产与科学管理的水平，实现其速度、堆煤、跑偏的自动检测与温度、烟雾动作时的自动洒水，可使胶带输送机司机心中有数，这对减员增效，降低工作的维修工作量，提高工人素质，改善其工作环境均有一定的现实意义。 

1 引言

随着小区供水管网的新，改造和扩建，某些地区的管网压力不均问题日益，即当供水管线较长时，在管网中产生较大的沿程水头损失，为了维持管网末梢服务压力，势必提高水厂的出厂压力，以至在管网服务压力过高，造成区域之间的水压差过大，在高压区供水能量浪费，漏水严重，甚至可能出现爆管，但如果降低出厂水压，又满足不了低压区的用水需求。

2 恒压供水系统节能分析控制器

变频调速供水系统是技术成熟的工业自动化供水解决方案，原理如图1所示。

当水泵以额定转速运行在工频状态下时，其特性如图2所示。在该运行方式下，为了满足大流量下的压力要求，应该使pm=pd。由特性曲线可知，当流量减小时，管网压力随之升高。由于在大部分时间里q＜qm，所以如果水泵总是以工频方式运行就会形成图中ptpdpm三角形阴影区域所表示的能量浪费。而且，通过特性曲线我们还可以发现，在该工作方式下，管网压力变化范围很大，这会减少管网的使用寿命。

当水泵电机采用变频调速技术控制以后，水泵运行特性曲线如图3所示。由图可知，在该供水方式下，由于针对水流量的变化相应地及时调整水泵电机的转速，所以系统总能够运行在效率状态下。这既**了管网供水压力恒定，又达到了节能目的。

根据流体力学的有关原理知道，当采用变频调速控制方式时，流量q、扬程h、轴功率p、转速n存在如下关系：

         

通过这一组关系式我们可以进一步知道，由于轴功率的比值与电机转速的比值的3次方成正比，所以当流量的减小而使得电机转速减小时，节能的效果是很明显的。在理想情况下，当电机转速降为额定转速的80%时，水泵功率会下降到额定值的51.2%，即节约48.8%的电能。因此，变频调速控制方式在供水系统中的应用对节能的意义重大。

3 自动化方案实现

变频恒压供水控制系统，主要是由西门子公司生产s7-200plc、变频器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的按钮、转换开关和指示灯来控制系统的运行。系统方框图如图4所示。

通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成标准的电压或电流信号经em235送入s7-200plc，经与给定压力参数比较进行pid运算后，发出控制信号送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。当用水量过一台泵的供水量时，通过plc控制增加水泵。根据用水量的大小由plc控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水同时系统通过软件设计具有定时换泵和系统声、光报警及多种保护功能。

西门子s7-200系列plc指令族提供pid闭环控制指令。当过程控制中某个变量出现偏差时，pid控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值上。以plc为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的性。在有模拟量的控制系统中，经常用到pid运算来执行pid回路的功能，pid回路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易。

（1）pid算法。如果一个pid回路的输出m是时间t的函数，则可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即：

        

以上各量都是连续量，项为比例项，后一项为微分项，中间两项为积分项。其中e是给定值与被控制变量之差，即回路偏差。kc为回路的增益。用计算机处理这样的控制算式，即连续的算式周期性地采样并进行离散化，同时各信号也要离散化，公式如下：

mn=kc（spn-pvn）+kc（ts/ti）（spn-pvn）+mx+kc（td/ts）（pvn-1-pvn）

公式中包含9个用来控制和监视pid运算的参数，在pid指令使用时要构成回路表，回路表的格式如表1所示。

本设计中生活用水为系统给定值满量程的70%。系统使用比例、积分及微分控制，采用下列控制参数值：

增益kc=0.25； 采样时间ts=0.2s；

积分时间ti=30min； 微分时间td=15min；

（2）pid算法编程实现。本程序只是模拟量控制系统的pid程序主干，对于现场实现问题，还要考虑诸多方面的影响因素。pid控制算法程序框图如图6所。

5 结束语

本文针对我国中小城市小区供水的特点，设计开发了一套基于plc的变频调速恒压供水自动控制系统。该系统利用单台变频器实现四台水泵电机的软起动和调速，同时把阀门控制和水泵电机控制都纳入自动控制系统。压力传感器采样管网压力信号经pid处理传送给变频器，变频器根据压力大小调整电机转速，通过改变水泵性能曲线来实现水泵的流量调节，**管网压力恒定。水泵在变频下均为软启动，切换平滑，冲击电流小，水泵机组寿命相应延长。用plc设计恒压供水系统的方案，稍加变化可适用于任何需要恒压的流量系统。

虚拟电梯系统中PLC通讯技术设计

摘 要：介绍了虚拟电梯的概念和功能以及通讯技术，设计了通讯中可扩展的协议格式，分析了虚拟电梯系统的通讯过程，利用VB语言和西门子S7-200PLC梯形图开发设计通讯程序，实现了计算机与PLC之间的实时通讯，并成功应用到了多部电梯的虚拟电梯系统中。

关键词：虚拟电梯; PLC;通讯协议;VB

0.引言

随着计算机技术的发展，人们逐渐通过计算机软件来模拟实际的物理模型。“虚拟模型”就是以计算机技术为基础，数字接口技术为支持，对模型进行研究和利用。虚拟电梯系统是指将计算机和PLC控制虚拟成一台实际运行的电梯，计算机通过动画显示电梯的轿厢和井道并模拟电梯的运行，同时将信号传送到PLC 控制器。PLC控制器运行电梯控制程序，通过通讯程序将控制结果传回计算机，计算机上的虚拟电梯根据控制信号来进行电梯的运行和信号的指示，从而模拟电梯的运行过程，并能模拟实际电梯的各种运行状态和故障状态。

与传统的物理模型电梯相比，虚拟电梯具有以下优点：

（1），使用方便，便于自行设计开发电梯的控制功能。

（2）虚拟电梯可以作为电梯操作人员的培训软件，熟悉电梯正常的运行规律和各种控制信号的功能。虚拟电梯设置灵活，楼层数、梯速和电梯数量都可以改变，而实际物理模型都是不可改的。

（3）虚拟电梯可以作为PLC控制器的控制对象，对实际电梯控制系统的PLC控制程序及功能进行调试和完善。

因此虚拟电梯技术为开发电梯控制系统以及电梯操作人员的培训了良好的应用前景。

1.虚拟电梯系统的结构及原理

虚拟电梯控制系统由PLC电梯控制程序、系统通信程序和虚拟电梯界面三部分构成。如图1所示。虚拟电梯界面如图2所示，这是两个电梯的，画面对称地分为左右两个电梯系统。以左梯为例，左侧模拟虚拟电梯的轿厢和并道，其右侧为轿箱门和内外呼叫信号以及显示搂层信号，上部为电梯的运行状态。通过菜单的设置，可以配置电梯的数量、搂层数、电梯的运行方式（自动、司机、消防和检修等方式）。

图2 虚拟电梯界面
Fig.2 interface of virtual elevator

系统的硬件主要是计算机、西门子S7-200型PLC和通讯电缆。系统的工作过程为：:通过设置运行状态以及点击界面上的按钮，使计算机将虚拟电梯的信号通过通讯程序发送给PLC，PLC根据接收到的信息，运行电梯控制程序，并将控制程序的控制信号发送给计算机，计算机则通过相应的解释程序，一方面将运行状态显示在界面上，另一方面控制虚拟电梯动画模块的动作，从而达到虚拟电梯控制的目的。计算机中的软件采用VB编程，通讯方式采用串口通讯。

2.通讯协议格式设计

整个系统中将计算机虚拟电梯模型和电梯控制器PLC连接起来的就是计算机和PLC的通讯程序。通讯协议就是定义的使计算机与PLC能够识别相互之间通讯数据的通讯格式。本系统中S7-200与计算机间的，是以“帧”为单位进行的。本系统采用定长的通讯帧，每一帧的格式为：

定义：

1）.开始字符标志着通讯帧的开始，在本系统中被定义为ASCII码的"@"。

2）.结束字符标志着通讯帧的结束，在本系统中被定义为ASCII码的"#"。

3）.校验码为正文各数据的异或和，用两个字节的十六进制ASCII码表示。

计算机与PLC通信时，为了避免通信中的冲突，采用主从方式，即计算机为主机，PLC为从机。只有主机才有权主动发送请求报文（或称为请求帧），从机收到后进行校验，若校验正确，则返回响应报文。

4）通讯帧中的命令类型则反映主从机之间的通讯数据类型。命令类型用两个字符格式表示，定义CT表示控制字，ST表示状态字，RS表示响应字。对不同命令类型的通讯数据帧格式定义如下：

（1） 状态字为计算机传向PLC的数据，表明虚拟电梯的状态及呼叫命令。该通讯帧数据格式为：

正文数据包括： 电梯的运行状态（上行、下行、停），信号（是、否），电梯开关门，电梯内呼外呼信号，平层信号等，用十进制数字按照下列定义的顺序表示：

运行方式定义为1位：自动为0，司机为1，检修为2，消防为3;

运行状态定义为1位： 电梯上行 为2，下行 1 ，停止为0，故障为3

电梯开关门定义为3位，含义：按钮未按0，电梯开门1 ，电梯关门 2 ;二、三位表示门状态：开门过程00 ，开门到位01，关门过程10 ，关门到位11 ;

电梯内呼数据以N开始，以W结束，每两位表示内呼层数，如N0413W表示电梯内有到4层和13层的内内呼信号;

电梯外呼数据以内呼结束字符W位开始，以字符S为结束字符。每三位表示外呼层数：是外呼方向0为下行，1为上行，2为上下均有呼叫，另两位表示层数。如数据W005112S则表示五层有下行呼叫，12层有上行呼叫。

平层信号用两位表示。

正文数据为A、B两梯的数据，其格式相同，其中A梯数据在前，B梯数据在后。

（2）响应字是计算机或PLC接收到数据后返回发送方的的响应。用于判断通讯数据是否正确。正文包括：当异或校验码正确时用00表示，错误时用11表示。当计算机向PLC发送如前所示状态字后，由PLC返回计算机的响应为：

（3）当计算机向PLC发送的数据格式为

表明计算机作为主机，要求PLC传送数据，主机处于数据接收状态，此时PLC向计算机传送的数据帧称为控制字，通过它来控制虚拟电梯的运行，控制字格式为

正文数据包括：电梯的上行下行停止，电梯开关门指令，信号指示（内呼、外呼、搂层）。定义格式与状态字类似。

3 .通讯程序设计

通讯程序的设计就是要在计算机和PLC之间完成以上述协议为格式的数据传递任务。分为计算机通讯程序和PLC通讯程序。

3.1计算机通讯程序

在开发计算机串行通信程序时采用VB编程语言，主要是利用MSComm （Microsoft Comm Control 6.0）通信控件，该控件提供了对串口的各种操作。MSComm提供两种通信方式，事件驱动方法和查询法。本系统采用查询法，查询法适合于较小的应用程序，每当应用程序执行完某一串行口操作后，将不断检查MSComm控件的CommEvent属性，以检查执行结果或检查某一事件是否发生。MSComm 控件主要属性有：

（1）Commport属性，设置并返回通信端口号，用于使用PC机的哪一个串行端口

（2）Setting属性，以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位。

（3）Portopen属性，设置并返回通信端口的状态，用于打开或关闭端口。

（4）Output属性，用于发送数据，可以是文本数据或二进制数据。

（5）bbbbb属性，从接收缓冲区返回和删除字符，用于接收数据。

（6） bbbbbLen，设置并返回每次bbbbb属性从接收缓冲区读取的字符数。

（7） CommEvent，返回近的通讯事件或错误。

计算机虚拟电梯的通讯过程如图3所示。

3.2 PLC通讯程序

西门子S7-200PLC提供了PPI（point to point）、MPI（multi point）和自由口（free port） 3种通讯方式，自由口通讯方式可以使S7- 200与任何具有串行口的设备进行通讯，自由口通讯使用RS-485接口,在程序中可以使用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）等来控制通讯操作。通讯过程中，计算机作为主站通过COM口发送指令到PLC的PORT0口，PLC通过Rcv接收指令，然后对指令译码后实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。

PLC通讯程序采用中断方式，S7- 200系列PLC内部的特殊存储字节SMB30和SMB 130用来为通讯端口0和1在自由口通讯方式下选择波特率、奇偶校验和数据位数。利用XMT指令发送缓冲区的内容，发送完后会产生一个中断事件。利用RCV指令接收数据,接收完后也会产生一个中断。

PLC的通讯过程如图4所示。

3.3 系统的工作过程

虚拟电梯系统的通讯过程同样分为计算机和PLC两部分，计算机部分通讯过程是：虚拟电梯的界面运行后，每过一定的时间（设定为100ms）,计算机就将虚拟电梯界面上的鼠标指令以及电梯的状态发送给PLC，PLC接收数据后，将其作为输入端口数据运行电梯的控制程序，产生输出数据，并将数据按协议格式传递给计算机，计算机接到后对数据进行解析，然后根据控制指令来进行电梯的运行和信号的指示。

4 结束语

通讯程序的设计是虚拟电梯中的重要一环，它决定了系统能否实现真正运行的功能，以及扩展性和通用性。本系统设计了可扩展的通讯协议格式，使用VB语言和西门子S7-200PLC开发了计算机和PLC的通讯程序，实现了计算机与PLC的实时通信。并将该通讯技术成功应用在了多电梯的虚拟系统中。该虚拟电梯系统作为PLC开放式实验室的一个虚拟对象，在PLC单电梯和多电梯控制中得到了很好的应用，也为开发电梯控制系统以及电梯操作人员的培训了良好的应用前景。